JPS60172010A - 光ピツクアツプ用屈折率分布型レンズ - Google Patents

光ピツクアツプ用屈折率分布型レンズ

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JPS60172010A
JPS60172010A JP2918384A JP2918384A JPS60172010A JP S60172010 A JPS60172010 A JP S60172010A JP 2918384 A JP2918384 A JP 2918384A JP 2918384 A JP2918384 A JP 2918384A JP S60172010 A JPS60172010 A JP S60172010A
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JP
Japan
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lens
refractive index
aberration
curvature
refractive
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JP2918384A
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Shigeo Kubota
重夫 久保田
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Sony Corp
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Sony Corp
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B27/00Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00
    • G02B27/0025Optical systems or apparatus not provided for by any of the groups G02B1/00 - G02B26/00, G02B30/00 for optical correction, e.g. distorsion, aberration
    • GPHYSICS
    • G02OPTICS
    • G02BOPTICAL ELEMENTS, SYSTEMS OR APPARATUS
    • G02B3/00Simple or compound lenses

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、光ピツクアップの対物レンズとして使用され
る屈折率分布型レンズに関するものである。
背景技術とその問題点 光デイスク装置の光ピツクアップに使用される対物レン
ズは、光軸上のスポットサイズが実質的には回折のみに
よって制限される様に、回折限界の性能を有している必
要がある。そしてこの為には、球面収差のrms値がλ
/14以下と非常に小さな値である必要がある。
第1図A、Cは、半画角w=1°、FナンバーF/N=
1 (開口数m =0.5に相轟)及び焦点距離FL=
5mmで且つ屈折率Nが夫々1.5.1.6及び1.7
である3種の球面単レンズにおける、第1の屈折表面の
曲率C1と6次収差の量との関係を示している。
曲線11A〜14A、11B〜14B及び110〜14
Cは、上記の球面単レンズの厚さtを1肝、2mm。
3mm及び4mmとした場合の球面収差の量を示してい
る。また曲線21A〜24A、21B〜24B及び21
C〜24Cは、上記の様な厚さtにおけるコマ(タンジ
エンシャル)収差の量を10倍のスケールで示している
これらの第1図A、Cから明らかな様に、屈折率ぺにも
依存するが曲率C1が概ね0.2 mm””≦01≦0
、4 mm でコマ収差がゼロ点を有し、このゼロ点の
近傍で球面収差の絶対値も極小となっている。
しかしこの球面収差の極小値は−0,3mm〜−〇、7
IT1m程度もあり、回折限界の性能は到底得ることが
できない。回折限界の性能を得る為には球面収差を数μ
m以下に補正する必要があり、単レンズでこれを実現す
る一つの方法として、レンズの一方若しくは両方の屈折
表面を非球面化することが考えられている。
ところが屈折表面の非球面化によって球面収差とコマ収
差とを高次収差をも含めて良好に補正する為ζこは、両
方の屈折表面を10次程度の多項式で表わされる一般的
な非球面とする必要があり、しかも屈折表面の精度を最
大でも01μm 程度に保つ必要がある。
そしてこの様な超高精度の成型技術が現実に達成されつ
つあるが、金型製作や検査等に多大の設備及び労力を果
して、低廉なレンズを得ることができないのは明らかで
ある。
一方、近年、光軸から半径方向へ屈折率勾配を有してい
る屈折率分布型レンズが商品化されている。この様な屈
折率分布型レンズは、屈折率が光軸からの距離によって
変化しているので、屈折表面を球面に加工しても非球面
の性質を得ることができるという特徴を有している。
そして、光軸から半径方向への距離rの点における屈折
率N(r)が N(r) = 1’100 +”1or+ N20r’
で表わされる屈折率分布型レンズを光ピツクアップの対
物レンズとして使用することが既に知られている。
ところが、半径方向への屈折率勾配を有している屈折率
分布型レンズでは、両方の屈折表面の曲率中心が屈折率
分布の対称軸上に正確に位置する必要があるが、両方の
屈折表面の球面加工をこの様に行うことは容易ではない
。そして、この位置合わせが正確に行われないと、いわ
ゆる偏心コマ収差が発生する。しかも、屈折表面の一方
若しくは両方が平面では、所望の収差補正を行うこきは
困難である。
発明の目的 本発明は、上述の問題点に鑑み、収差が良好に補正され
ているにも拘らず製作が容易な光ピツクアップ用屈折率
分布型レンズを提供することを目的としている。
発明の概要 本発明は、曲率が夫々C1及びC2である第1及び第2
の屈折表面と、前記夫々の曲率の中心を通る軸上におけ
る前記第1及び第2の屈折表面間の距離がtである厚さ
と、前記軸をX軸としたときにN(Xl=Noo + 
N(11X なる値を有する屈折率とを夫々具備し、前記C1、C2
、t、Noo及びNOlの値が 0、2 mm ≦C≦0.4 mm−’1C21≦0.
1 mm−’ 1.5mm≦t≦4關 1.35≦I’loo≦1.9 −0.3 mm ’≦NO+≦−0,05mmの範囲に
存すると共に、焦点距離を所定の値に保ちつつ前記C1
の値を調整することによって6次のコマ収差を補正し、
且つ前記NO1の値を調整することによって3次の球面
収差を補正する様にしたこさを特徴とする光ピツクアッ
プ用屈折率分布型レンズに係るものである。
実施例 以下、本発明の一実施例を第2図及び第6図を参照しな
がら説明する。
第2図Aは、反射板61とカバーガラス62とから成る
光ディスク33に対して記録や再生を行う為の光ピツク
アップ(図示せず)に使用されている本夾施例による屈
折率分布型レンズ64を示している。
カバーガラス32は1.2 mmの厚さと均一(1,5
10722)な屈折率とを有しているが、屈折率分布型
レンズ34は、第2図Bに示す様に一方向にX軸をとっ
たとき、 N(xl = I’lOO+No1X・・・・・・・・
・・・・■で表わされる屈折率N(x)を有している。
そしてこのレンズ64は、半画角W−1°、Fナンバー
 F/N = 1.111 (開口数NA=0.45に
相当)、焦点距離pL=5mmb作動距11iW D 
= 3.113mm及び入射瞳径EPD = 4.5 
mmなる一次性能を満足している。
■式の様に屈折率勾配を有する単レンズも、3次のコマ
収差及び6次の球面収差については、第1図に類似する
特性を有している。従って、レンズ34の第1の屈折表
面65の曲率c1を調整すれば、6次のコマ収差を補正
することができる。このとき、焦点距離FLを上記の値
に保った為には、レンズ64の第2の屈折表面36の曲
率c2をも調整する必要がある。
この結果、レンズ34の厚さt = 1.8 mmで且
つ■式の係数Non −1,733958の場合、曲率
C1=0.2687304.3m 曲率C2−0,00680098mm の値が得られる。従って、曲率C2の絶対値は非常に小
さくてよく、第2図Aからも明らかな様に、第2の屈折
表面66は平面に近い。
ところで、曲率C1を調整することによって6次のコマ
収差を補正し゛ただけでは、第1図からも明らかな様に
、値が負である3次の球面収差がまだ残留している。
一方、■式の係数へ01の球面収差への寄与SAは、屈
折表面の曲率C1レンズへの入射高すy(入射瞳径EP
Dの1/2に相当)、開口数NA及び焦点距離fによっ
て、 と宍わされる。
従って、係数へ。1を調整することによって0式の値を
適轟な正の値に設定すれば、負の残留球面収差を相殺す
ることができる。なお、レンズ34の第2の屈折表面6
6の曲率C2は、既述の如く非常に小さいので、0式に
対する寄与が非常に小さく、0式の曲率Cとして曲率C
1のみを使用することができる。この結果、 係数No、= 、f]、1189 の値が得られる。
以上の様な各位を有するレンズ64の球面収差をめると
、780nmの波長λを有するビームに対して、p−p
値ではλ/4、rms値ではλ/I DOなる値が得ら
れ、このレンズ34は回折限界の性能を十分に有してい
る。
また、レンズ34の第1及び第2の屈折表面65.36
の球面加工に際して0.5 mmの偏心を与えても、な
お回折限界の性能を有しており、偏心に対する許容限度
が大きい。
更にまた。4.5mmの入射瞳径EPDに対して3mm
以上の作動距離WDを得ることができるのは、通常のガ
ラス組しンズ屹はない利点である。
第3図は入射ビームに対するタンジエンシャル方向及び
これに垂直なサジタル方向におけるレンズ54の横収差
を示しており、第3図A及びBはビームが半画角w=o
、oo’で入射した場合、第3図C及びDはビームが半
画角W=1.00°で入射した場合のものである。なお
、サジタル方向の横収差は左右対称に現われるので、第
6図B及びDではその右半分のみを示している。
この第6図から明らかな様に、レンズ34の収差は略ゼ
ロであり、高次収差までも良好に補正されている。また
半画角w=i、oo°の場合でも収差がrms値でλ/
60であり、回折限界の性能を十分に有している。
なお、高次の球面収差を更に良好に補正する為には、屈
折率N(xiが N(x)=NOo+ No1X + No2X2で示さ
れる様にx2 の屈折率分布の項がある方が良い。しか
し、半画角W=1.00°で入射した場合の収差等の軸
外特性は余り変化がなく、1次勾配という単純性の利点
には及ばない。
また、第1及び第2の屈折表面35.36の曲率C1、
C2、レンズ34の厚gt及び屈折率N(X)の分布係
数NOO% NOlは、上記の値に限定されるものでは
なく、 0、2 mm ≦01≦0.4 mm IC21≦0.1 mm 1、5 mm≦t≦4mm 1.35≦NOO≦1.9 −0.3 mm ≦No1≦−0,05mmの範囲にあ
ればよい。
発明の効果 以上の様に本1発明による光ピツクアップ用屈折率分布
型レンズは、レンズの一方向に一定の屈折率勾配を持た
せこの屈折率勾配に沿って光軸を形・成すると共に、屈
折表面の曲率を調整することによってコマ収差を補正し
且つ屈折率勾配を調整することによって球面収差を補正
する様にしたものである。
従って、屈折表面を球面に加工するだけで非球面の性質
を得ることができるので、収差が良好に補正されている
にも拘らずレンズの製作が非常に容易である。
また、第1の屈折表面の曲率中心を通り屈折率勾配に沿
って延びる軸が自動的に光軸となるので、偏心を生じな
い様にする為には第2の屈折表面の球面加工にのみ注意
を払えばよく、このことによってもレンズの製作が非常
に容易である。
【図面の簡単な説明】
第1図は球面単レンズの6次のコマ収差と6次の球面収
差゛とを示すグラフ、第2図は本発明の一実施例を示す
概略的な側面図、第6図は輌2図に示した一実施例の横
収差を示すグラフである。 なお図面に用いられた符号において、 34・・・・・・・・・・・・屈折率分布型レンズ65
・・・・・・・・・・・・第1の屈折表面36・・・・
・・・・・・・・第2の屈折表面t・・・・・・・・・
・・・厚さ である。 代理人 土星 勝 〃 常包芳男 第2図 第3図 A B +EPD+ +4−D@ (自発)手続補正書 昭和59年 4月 9日 昭和59年特許願第29183 号 6、補正により増加する発明の数 (1)、明細書第6頁下から4行目の「反射板」を1反
射層」と補正します。 (2)、同第6頁下から4行目及び第7頁2行目の「カ
バーガラス」を夫々「ディスク基板」と補正します。 (3)、同第7頁2〜3行目の「均一(1,51072
2)な屈折率」を下記の通り補正します。 記 「均一な屈折率(ここでは、ディスク基板32の材料と
略同じ屈折率を有している光学ガラスBK7の屈折率1
.510722 で代用する)」−以上一

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 曲率が夫々C1及びC2である第1及び第2の屈折表面
    と、前記夫々の曲率の中心を通る軸上における前記第1
    及び第2の屈折表面間の距離がtである厚さき、前記軸
    をX軸としたときに N(X)=NoO十NoI X なる値を有する屈折率とを夫々具備し、前記C1、C2
    、t、 I’ioo及びNo1の値が1 0.2mm ≦C1≦0.4肛 IC21≦0.1帥 1.5mm≦t≦4mm 1.35mm≦NOO≦1.9 一〇、3mm≦NO1≦−0,05mmの範囲に存する
    と共に、焦点距離を所定の値に保1 ちつつ前記C1の
    値を調整するこきによって3次のコマ収差を補正し、且
    つ前記へ01の値を調整することによって6次の球面収
    差を補正する様にしたことを特徴とする光ピツクアップ
    用屈折率分布型レンズ。
JP2918384A 1984-02-17 1984-02-17 光ピツクアツプ用屈折率分布型レンズ Granted JPS60172010A (ja)

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JPH0576606B2 JPH0576606B2 (ja) 1993-10-25

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62127706A (ja) * 1985-11-28 1987-06-10 Sony Corp 光ディスク用対物レンズ
JPS63100413A (ja) * 1985-09-17 1988-05-02 Nippon Sheet Glass Co Ltd コリメ−タレンズ及びその製造方法
US4964703A (en) * 1985-11-22 1990-10-23 Canon Kabushiki Kaishi Image-forming lens

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3729253A (en) * 1971-05-28 1973-04-24 Western Electric Co Optical system comprising a single element having a continuously varying index of refraction

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